地球是我们赖以生存的家园,这颗漂亮的蓝色星球之所以这么迷人,是因为地球上存在着丰富的水资源。如图所示,是水存在的三种形态:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/cff8fac8-9aa4-46e0-b036-ba57b0b4ac00.png?resizew=553)
1.冰是水的固态形式,固体分为晶体和非晶体两种,请问冰是晶体还是非晶体?请你说出判断依据。
2.由液态变为气态的过程,称为汽化。请根据液体和气体的微观结构区别,说一说为什么水汽化成水蒸气的过程需要吸收热量?
3.下左图是分子间相互作用力随分子间距的变化示意图,请你在该图的基础上,画出分子势能随分子间距变化的示意图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/1d7c0741-c591-4d26-bb17-4a0cbe812a1d.png?resizew=396)
4.利用液体热胀冷缩的性质,伽利略制作了第一支温度计。已知标准大气压下,20℃时水的密度为
,36℃时水的密度为
,请结合以上
图像,说一说温度升高时,水的内能的变化情况。
5.已知标准状况下,水的密度为
,水蒸气的摩尔体积为
,阿伏加德罗常数为
。请根据以上数据,估算
的水中所含水分子数与
的水蒸气中所含水分子数,并根据结果分析气体和液体中分子间距的大小关系。
6.一定质量的水蒸气(可看做理想气体)经过如图所示的一系列状态变化过程。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/28620beb-a065-4e35-9a55-0b9799463a10.png?resizew=169)
(1)比较c状态与a的状态的体积大小,写出你的判断依据。
(2)比较b状态与c状态的内能大小,写出你的判断依据。
(3)分析从a状态到b状态的过程,气体应该吸热还是放热?(要求写出分析过程)
(4)经过a→b→c→a的循环过程,气体是对外做功了,还是外界对气体做功了?
7.水不但是生命之源,还为我们提供了大量的能源,三峡大坝(如图所示)年发电量超过1000亿千瓦时。随着科技与生产力的不断进步,人类对能源的需求也在不断增长,请你结合热力学第二定律,简要说说人类在开发与利用能源时有哪些需要注意的事情。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/cff8fac8-9aa4-46e0-b036-ba57b0b4ac00.png?resizew=553)
1.冰是水的固态形式,固体分为晶体和非晶体两种,请问冰是晶体还是非晶体?请你说出判断依据。
2.由液态变为气态的过程,称为汽化。请根据液体和气体的微观结构区别,说一说为什么水汽化成水蒸气的过程需要吸收热量?
3.下左图是分子间相互作用力随分子间距的变化示意图,请你在该图的基础上,画出分子势能随分子间距变化的示意图。
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4.利用液体热胀冷缩的性质,伽利略制作了第一支温度计。已知标准大气压下,20℃时水的密度为
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5.已知标准状况下,水的密度为
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/29c96862ee2bdd93527d05dbc2f96d54.png)
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6.一定质量的水蒸气(可看做理想气体)经过如图所示的一系列状态变化过程。
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(1)比较c状态与a的状态的体积大小,写出你的判断依据。
(2)比较b状态与c状态的内能大小,写出你的判断依据。
(3)分析从a状态到b状态的过程,气体应该吸热还是放热?(要求写出分析过程)
(4)经过a→b→c→a的循环过程,气体是对外做功了,还是外界对气体做功了?
7.水不但是生命之源,还为我们提供了大量的能源,三峡大坝(如图所示)年发电量超过1000亿千瓦时。随着科技与生产力的不断进步,人类对能源的需求也在不断增长,请你结合热力学第二定律,简要说说人类在开发与利用能源时有哪些需要注意的事情。
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更新时间:2022-07-10 21:40:25
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解答题
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适中
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【推荐1】露珠是由空气中的水蒸气液化而成的。在液化过程中,水分子间的引力和斥力发生了怎样的变化?
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐2】在长期的科学实践中,人类已经建立起各种形式的能量概念及其量度的方法,其中一种能量是势能。势能是由于各物体间存在相互作用而具有的、由各物体间相对位置决定的能。如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等。
(1)如图1所示,内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上,将一个质量为m的小球(可视为质点)放在碗底的中心位置C处。现给小球一个水平初速度v0(v0<
),使小球在碗中一定范围内来回运动。已知重力加速度为g。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/12/19/2358301778157568/2358488401010688/STEM/54c3fae3-8c2c-43b6-b2a2-de2239b8cfa6.png?resizew=200)
a. 若以AB为零势能参考平面,写出小球在最低位置C处的机械能E的表达式;
b. 求小球能到达的最大高度h;说明小球在碗中的运动范围,并在图1中标出。
(2)如图2所示,a、b为某种物质的两个分子,以a为原点,沿两分子连线建立x轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零,则作出的两个分子之间的势能EP与它们之间距离x的EP-x关系图线如图3所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/12/19/2358301778157568/2358488401010688/STEM/65596d8a-acb3-4976-99e6-e0eefa28ebc1.png?resizew=580)
假设分子a固定不动,分子b只在ab间分子力的作用下运动(在x轴上)。当两分子间距离为r0时,b分子的动能为EK0(EK0<EP0)。求a、b分子间的最大势能EPm;并利用图3,结合画图说明分子b在x轴上的运动范围。
(1)如图1所示,内壁光滑、半径为R的半圆形碗固定在水平面上,将一个质量为m的小球(可视为质点)放在碗底的中心位置C处。现给小球一个水平初速度v0(v0<
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a. 若以AB为零势能参考平面,写出小球在最低位置C处的机械能E的表达式;
b. 求小球能到达的最大高度h;说明小球在碗中的运动范围,并在图1中标出。
(2)如图2所示,a、b为某种物质的两个分子,以a为原点,沿两分子连线建立x轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零,则作出的两个分子之间的势能EP与它们之间距离x的EP-x关系图线如图3所示。
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假设分子a固定不动,分子b只在ab间分子力的作用下运动(在x轴上)。当两分子间距离为r0时,b分子的动能为EK0(EK0<EP0)。求a、b分子间的最大势能EPm;并利用图3,结合画图说明分子b在x轴上的运动范围。
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适中
(0.65)
【推荐3】类比是研究问题的常用方法。双原子分子中两原子A和B在其平衡位置附近振动,以A为坐标原点O,沿着A和B的连线建立r轴,如图1甲所示。如果选定原子距离无穷远处势能为零,则A和B之间的势能EP随距离r变化的规律如图1乙所示。
,式中
和k均为常量。假设A固定不动,B振动的范围为
,其中a远小于r0。请在图2中画出B在上述振动范围内受分子力F随距离r变化的图线,并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值Ekm。
b.若某固体由大量这种分子组成,请结合图1乙分析说明,当温度升高时,物体体积膨胀的现象。
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b.若某固体由大量这种分子组成,请结合图1乙分析说明,当温度升高时,物体体积膨胀的现象。
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】研究分子势能是微观领域中研究物体内能的重要部分,已知某物体中两个分子之间的势能Ep与两者之间距离r的关系曲线如图所示。
(1)定性说明
曲线斜率的大小及正负的物理意义;
(2)某双原子分子系统中两原子在其平衡位置附近振动时,可做如下近似:如图乙所示,原子A固定不动,原子B做简谐运动,其振动的范围为
,其中b远小于
,在
点附近,
随r变化的规律可近似写作
,式中
和k均为常量。
①请结合简谐运动的知识:回复力与位移满足
的关系,在图丙中画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线(规定向右为正方向);
②求B原子在振动过程中的最大动能。
(1)定性说明
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(2)某双原子分子系统中两原子在其平衡位置附近振动时,可做如下近似:如图乙所示,原子A固定不动,原子B做简谐运动,其振动的范围为
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①请结合简谐运动的知识:回复力与位移满足
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②求B原子在振动过程中的最大动能。
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】在研究物理学问题时,为了更好地揭示和理解物理现象背后的规律,我们需要对研究对象进行一定的概括和抽象,抓住主要矛盾、忽略次要因素,建构物理模型。谐振子模型是物理学中在研究振动问题时所涉及的一个重要模型。
(1) 如图1所示,在光滑水平面上两个物块A与B由弹簧连接(弹簧与A、B不分开)构成一个谐振子。初始时弹簧被压缩,同时释放A、B,此后A的v-t图像如图2所示(规定向右为正方向)。已知mA=0.1kg,mB=0.2kg,弹簧质量不计。
a. 在图2中画出B物块的v-t图像;
b. 求初始时弹簧的弹性势能Ep。
(2)双原子分子中两原子在其平衡位置附近振动时,这一系统可近似看作谐振子,其运动规律与(1)的情境相似。已知,两原子之间的势能EP随距离r变化的规律如图4所示,在r=r0点附近EP随r变化的规律可近似写作
,式中
和k均为常量。假设原子A固定不动,原子B振动的范围为
,其中a远小于r0,请画出原子B在上述区间振动过程中受力随距离r变化的图线,并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值。
(1) 如图1所示,在光滑水平面上两个物块A与B由弹簧连接(弹簧与A、B不分开)构成一个谐振子。初始时弹簧被压缩,同时释放A、B,此后A的v-t图像如图2所示(规定向右为正方向)。已知mA=0.1kg,mB=0.2kg,弹簧质量不计。
a. 在图2中画出B物块的v-t图像;
b. 求初始时弹簧的弹性势能Ep。
(2)双原子分子中两原子在其平衡位置附近振动时,这一系统可近似看作谐振子,其运动规律与(1)的情境相似。已知,两原子之间的势能EP随距离r变化的规律如图4所示,在r=r0点附近EP随r变化的规律可近似写作
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适中
(0.65)
【推荐1】2021年11月7日“神十三”宇航员王亚平,身穿厚厚的航天服出舱活动,成为我国首位太空行走的的女宇航员。航天服由6层组成,其中的一层是“气密限制层”,在层内封闭一定质量的气体。可以使宇航员的身体周围保持一定压力。气密限制层外面是“隔热层”,可以防止温度过冷或者过热。假如在地面时航天服内气压为一个标准大气压
,气体体积为2L,温度为27℃,进入太空后,宇航员穿着航天服出舱后,由于外部气压低,航天服急剧膨胀,气体体积变为4L,温度降为7℃,航天服可视为封闭系统,内部气体可视为理想气体(T=t+273K)。
(1)求航天员进入太空,出舱较长时间后,航天服内的气体压强。(结果保留2位有效数字)
(2)若在地面上开启航天服封闭系统向航天服内充气,使航天服内气压达到标准大气压的90%,体积变为4L,则需补充温度为27℃、一个标准大气压的气体多少升?(结果保留2位有效数字)
(3)已知气体在0℃、1
105Pa时的摩尔体积为22.4L/mol,阿伏加德罗常数
,求气密限制层内气体的分子数。(结果保留1位有效数字)
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(1)求航天员进入太空,出舱较长时间后,航天服内的气体压强。(结果保留2位有效数字)
(2)若在地面上开启航天服封闭系统向航天服内充气,使航天服内气压达到标准大气压的90%,体积变为4L,则需补充温度为27℃、一个标准大气压的气体多少升?(结果保留2位有效数字)
(3)已知气体在0℃、1
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适中
(0.65)
【推荐2】某实验室通过如下装置来给汽缸Ⅱ充气,汽缸Ⅰ、Ⅱ竖直固定在水平地面上,上端由细管道连接,汽缸Ⅰ顶部和汽缸Ⅱ导热性能良好,其余部分及活塞均绝热。质量不计的轻质活塞将汽缸Ⅰ内的理想气体分为体积均为
、质量均为
的A、B两部分,汽缸Ⅱ内理想气体C的体积为
,最初A、B、C三部分气体的温度、压强均为
、
。保持阀门K闭合,现接通电热丝,活塞缓慢向上移动,当A的体积为
时,停止加热。已知外界温度恒定,汽缸密封性良好,细管道内的气体及活塞与汽缸之间的摩擦均忽略不计。
(1)电热丝停止加热时A部分气体的热力学温度为多大?
(2)打开阀门K,稳定后B部分气体的质量为
,求此时A气体的体积。
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(1)电热丝停止加热时A部分气体的热力学温度为多大?
(2)打开阀门K,稳定后B部分气体的质量为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/77ab1256702aef4e9f1a5eb6c12ecc96.png)
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适中
(0.65)
【推荐1】试想,如果分子的运动可自发地从无序变为有序,会有什么现象发生?这些现象会自然发生吗?为什么?请与同学讨论交流。
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适中
(0.65)
【推荐2】回答下列问题:
(1)用简明的语言表述热力学第二定律(只要求写出一种描述).
(2)理想气体等温膨胀时从单一热源吸收的热量全部用来对外做功,这一过程是否违反热力学第二定律?为什么?
(3)已知1kg的柴油完全燃烧放出热量Q=3.3×107J,某手扶拖拉机的效率η=30%,耕地时在水平方向匀速前进s=5km消耗柴油1kg,求该手扶拖拉机的牵引力F.
(1)用简明的语言表述热力学第二定律(只要求写出一种描述).
(2)理想气体等温膨胀时从单一热源吸收的热量全部用来对外做功,这一过程是否违反热力学第二定律?为什么?
(3)已知1kg的柴油完全燃烧放出热量Q=3.3×107J,某手扶拖拉机的效率η=30%,耕地时在水平方向匀速前进s=5km消耗柴油1kg,求该手扶拖拉机的牵引力F.
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